12月已经走过了三分之二，往年年底，这时正是晶圆代工厂商积极联络客户、敲定次年订单的关键时期。但这个12月，事情发生了变化。
日媒《日经亚洲评论》本月9日援引一位联华电子消息人士的话称。“一般来说，（往年这个时候）我们都在争取更多的芯片订单，但这一次，即使客户愿意加大订单量，我们也无法提供额外的产能支持。” 实际上，联华电子的产能排期已排至2021年第二季度，可能要等到明年年底，才能腾出空余产能。 而联华电子并不是唯一一家产能满载的8英寸晶圆代工厂商。全球晶圆代工玩家中，台积电、三星、格罗方德、中芯国际……均传出8英寸产能吃紧的消息。
▲全球各尺寸硅片出货量情况（图源：IC Mtia）
有趣的是，约在2007年，12英寸（300mm）硅片就开始在晶圆代工市场中占据主流，而8英寸（200mm）硅片市场份额逐年萎缩。这一背景下，原本面临“被淘汰”命运的8英寸产品，缘何面临产能告急问题？ 而如此抢手的8英寸晶圆代工产能，又在产业链中承担着怎样的角色？这波全球范围内的产能告急，将为中国玩家带来怎样的机遇与挑战？芯东西挖掘全球8英寸晶圆产能告急背后的真相，试图还原并解读一个真实的全球8英寸代工市场。
供不应求的8英寸晶圆代工产能
据中国台湾媒体《电子时报》报道，包括联华电子在内，全球范围内已有多家芯片代工企业为2021年8英寸晶圆提价。其中，联电、格罗方德和世界先进等公司在2020年第四季度，将价格提高了约10%～15%，紧急订单提价幅度甚至达到40%。 8英寸产线多用于生产电源管理芯片、MOSFET器件、CMOS芯片、指纹识别芯片、ToF、TWS芯片等产品。作为半导体产业链中的关键一环，8英寸晶圆代工产能的紧缺，亦波及到8英寸硅片供应及芯片设计等相关产业链环节。 以采用Fabless模式运营的IC设计厂商为例，对其而言，找到晶圆代工厂流片并量产自己设计的芯片，是产品落地的关键步骤。因此，全球八英寸晶圆代工产能的短缺，势必为IC设计玩家带来影响。 据悉，不少IC设计厂商正积极预定明年的产能，部分长单甚至下到2021年第二季度。 此外，部分Fabless模式IC设计商因看到8英寸代工成本上升，同步做出了调高产品价格的决策。 以模拟芯片玩家瑞萨电子为例，11月30日晚间，网上流传一张瑞萨电子涨价函的图片。该涨价函表示，由于原材料和封装基材成本的增加，瑞萨电子拟上调部分模拟和电源产品价格。
▲网传瑞萨电子涨价函
8英寸受到热捧背后的技术逻辑
以直径计算，目前半导体晶圆可分为2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等规格。 全球半导体晶圆市场中，8英寸（200mm）产品和12英寸（300mm）产品占据大部分市场份额。其中，又以12英寸产品作为主流。据SEMI前瞻产业研究院整理数据，12英寸产品占据约64%份额，8英寸产品占据约26%份额。
▲全球不同尺寸半导体晶圆产品结构（图源：SEMI前瞻产业研究院）
晶圆尺寸直径趋大，是摩尔定律向前发展的必然要求。 我们所说的芯片，是从经过清洗、刻蚀、光刻等步骤的晶圆上切割而来。晶圆面积越大，相应地“晶圆可切割晶片数（dpw，die per wafer）”就越多。 具体来说，按照面积计算，12英寸晶圆几乎达到8英寸晶圆的2.25倍。也就是说，在良率等其他条件相同的情况下，12英寸晶圆代工厂的产能，能达到8英寸代工厂的2倍之多。
随着摩尔定律向前发展，制程工艺趋近物理极限的同时，芯片的设计成本也直线上升。为了尽可能平衡成本，使用12英寸等较大面积的晶圆，成为先进制程芯片产业链的必然选择。 目前，5nm制程的芯片已经进入量产商用阶段，而现有5nm、7nm芯片多由代工厂用12英寸晶圆进行生产。 尽管12英寸晶圆代工厂建厂成本更高，但从长远来看，在相同制程之下，12英寸晶圆代工厂的利润率高过8英寸晶圆代工厂。 目前，我国有多个玩家正在建设12英寸晶圆代工项目，比如格科微12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目、闻泰12英寸车规级功率半导体自动化晶圆制造中心项目、富芯半导体模拟芯片IDM项目等。 相比12英寸晶圆代工市场的热度，8英寸晶圆代工市场已趋萎缩。据称8英寸代工产线所需的光刻、刻蚀等设备，几乎已无供应商生产，相关设备大多在二手市场流通。 更大面积的晶圆已然成为代工市场主流，那么8英寸晶圆代工产能为何会受到市场追逐？ 首先，市场对8英寸晶圆下游芯片产品需求上涨。2020年以来，一场新冠疫情催生了消费者对手机、电脑、平板电脑等电子产品的强劲需求。以平板电脑为例，据市场统计机构IDC统计，2020年，中国市场平板电脑出货量持续走高。 不仅如此，小米、苹果、华为等消费电子厂商发布新机，客观上催生对电源管理芯片等产品的大量需求。此前曾有消息传出，为规避中美贸易摩擦、疫情等多方因素带来的影响，华为等国产厂商曾大量囤货零部件。
▲2019Q4～2020Q4中国平板电脑市场出货量（图源：IDC）
其次，上述电子产品中所使用到的电源管理芯片、MOSFET器件、CMOS芯片、指纹识别芯片、ToF、TWS芯片等产品，多由8英寸产线代工生产。 这是因为，电源管理芯片、MCU等产品多由90nm及以上的成熟制程进行代工。而对这部分成熟制程产品来说，用12英寸的晶圆代工，并不能带来明显的成本优势。对于电源管理芯片、MCU等品类IC设计玩家来说，选择8英寸晶圆代工厂进行合作更为经济。 种种因素混合在一起，就造成了一边8英寸代工市场萎缩，另一边8英寸代工产能却供不应求的情况。
8英寸代工产能吃紧下的中国机会
2020年这波8英寸产能短缺，无疑为华虹半导体、中芯国际等拥有8英寸产线的国内晶圆代工玩家，以及华润微、青岛芯恩等大陆IDM代工厂商带来机会。 代工厂方面，据华虹半导体三季报，其三座8英寸厂当季产能利用率均超过100%。华润微在10月12日披露的调研纪要中表示，“进入三季度以来，8英寸产线满载，整体产能利用率在90%以上。” 2019年起，由中芯国际创始人张汝京领导的青岛芯恩，通过引进日本二手8英寸设备，自建二手8英寸设备翻新基地、邀请日本专家对设备进行调修调试等，建设了3条8英寸产线。按照计划，青岛芯恩的8英寸产线于今年下半年开始试投产。 对于中国厂商而言，相比建设市场主流的12英寸晶圆代工产线，建设8英寸产线的成本和技术难度较低，这或许成为中国半导体产业链玩家提升产业链地位的一个机会。 此外，市场研究机构财信证券称，通过对比全球8英寸产能增速及中国8英寸产能增速可看出，未来三至五年，全球新增8英寸晶圆产能将主要集中在中国大陆。 具体来说，据半导体行业研究机构SEMI预计，由于下游行业景气度攀升，8英寸晶圆厂产能将持续落地。2019～2022年，全球8英寸晶圆产量将增加70万片，年均增幅约为4.5%。
▲8英寸晶圆厂产能预测（图源：SEMI）
中国市场方面，据芯思想研究院发布的《中国晶圆制造线白皮书》数据，我国已经投产、在建和规划中的8英寸产线共有38条，其中已实现量产的有19条、宣布投产的5条、在建项目10条、规划中的项目有4条。 考虑投产晶圆厂产能爬坡时间和在建项目建设时间，粗略估计2019～2021年，中国8英寸晶圆线的年产能增速约为10%。
结语：中国8英寸市场迎来机遇
受到各大终端设备厂商发新、疫情催生大量电子设备消费需求、部分终端设备厂商囤积零部件、8英寸半导体设备供应短缺等因素影响，全球8英寸晶圆代工产能面临供不应求。 尽管从长远来看，12英寸晶圆代工将成为市场主流，但据市场机构预测，近几年间8英寸晶圆市场仍将持续增长。相比技术壁垒、建厂成本均较高的12英寸产线建设，8英寸晶圆代工或为我国玩家提供了另一种增强产业链竞争力的思路。 这一背景下，中国现有8英寸产业链玩家可夯实、提升其市场地位。同时，更多玩家入局8英寸晶圆市场，也将有助于提升中国半导体市场整体实力。 从这一角度来说，这场席卷全球的8英寸晶圆代工产能短缺之风，或将成为中国增强芯片产业链地位的一场“东风”。
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